第5章 生产、服务设施选址与布置

第五章生产/服务设施选址与布置优化选址决策设备/设施布置决策库房布置选址与布置决策的定量分析装配线平衡非制造业的设施布置选址决策选址的问题是在系统的基础上加以优化的。现代的企业运作，不仅要关注本企业的业务流程，而且要考虑整个供应链系统，选址的含义早已扩展到整个供应链上的合作伙伴那里。供应商制造商仓储和配送中心客户：物流：需求信息流图4-1:供应链结构示意图选址时面临的四种选择扩建现有厂址保留现有厂址、增加新厂址关闭现有厂址、迁移至新的厂址维持现状一个企业的竞争力将直接受到其地理位置和环境的影响。对于制造业企业，地理布局决定着某些直接成本的高低。对于服务业企业，选址问题直接影响着供需关系（如客流量）。选址的问题还影响着员工的情绪、相互之间的关系以及公共关系等。选址决策的基本概念设施选址（FacilityLocation），就是为实现企业战略目标、综合平衡各种因素，确定在何处建厂或建立服务设施的过程。设施选址不仅关系到设施建设的投资和建设的速度，而且在很大程度上决定了所提供的产品和服务的成本，从而影响到企业的生产管理活动和经济效益。选址决策与物流系统一个企业的选址决策，与供应商、消费者及其他相关因素有密切关系。理想情况下，一个企业作出的选址决策应使企业的利润最大化，至少应使物流处于控制之中。从物流系统出发，就是要综合考虑所有的因素，使得物流链上的每一个节点都能达到最优。影响选址的因素经济因素运输条件与费用运输工具：航空、铁路、水路、管道运输、陆路企业选址要考虑是接近原材料产地还是消费市场劳动力可获性与费用能源可获性与费用厂址条件和费用其他因素政治因素政治局面、法制的健全、税负的公平社会因素居民的生活习惯、文化教育水平、宗教信仰和生活水平自然因素气候条件和水资源状况选址的一般步骤选择某一个地区在同一地区选择若干适当的地点比较不同地点，作出决定5.2设备/设施布置决策生产和服务设备/设施布置就是指合理安排企业或某一组织内部各个生产作业单位和辅助设施的相对位置与面积、车间内部生产设备的布置。生产和服务设施布置要在确定了企业内部生产单位组成和生产单位内部采用的专业化形式之后才能进行。影响企业生产单位构成的因素产品的结构与工艺特点企业的专业化与协作化水平企业的生产规模影响生产和服务设施布置决策的因素厂房的布置满足生产过程的要求，以避免互相交叉和迂回运输，缩短生产周期，节省生产费用生产联系和协作联系密切的单位应相互靠近布置充分利用现有运输条件按照生产性质、防火和环保要求，合理划分厂区在考虑防火和卫生条件下，总平面布置应力求占地面积最小工厂布置应考虑有扩建的余地几种典型的布置形式物料流程形式流程形式可以分为水平的和垂直的所有的设备、设施都在同一个车间里时，按水平方式考虑生产运作是在同一个楼层周转时，按垂直方式考虑布置类型固定式布置（FixedPositionLayout）加工对象位置固定，生产工人和设备都随加工产品所在的某一位置而转移。零部件工位器具图4-6:固定位置布置示意图按产品布置（ProductLayout）按对象专业化原则布置有关机器和设备，常见的如流水生产线或产品装配线。加工设备加工设备流水线图4-7:按产品（对象）布置的示意图按工艺过程布置（ProcessLayout）又称工艺专业化布置。即按照工艺专业化原则将同类机器集中在一起，完成相同工艺加工任务。LLLDDDDGG接收和转运LDG车床组镗床组磨床组磨床钻床车床图4-8:按工艺过程布置示意图按成组制造单元布置（LayoutsBasedonGroupTechnology）LDDGGLPGLL原材料成品库单元1单元2单元3GDL车床钻床磨床图4-9:成组生产单元布置示意图按C形制造单元布置机器2机器1机器3机器4机器5机器6入口出口图4-10:C形制造单元布置示意图U形制造单元及生产线布置（U-lineCell）76543217654321入口出口入口出口机器工人的行走路线图4-11:U形制造单元及生产线布置4.3库房布置例子假设有一个家电用品仓库，共有M个货区，分别存储7种家电。仓库有一个出入口，进出仓库的货物都要经过该口（如图4－12所示）。假设该仓库每种物品每周的存取次数如表4－1所示，应该如何布置不同物品的货区，使总搬运量最小？存储物品搬运次数（每周）所需货区1.电烤箱28012.空调16023.微波炉36014.音响37535.电视80046.收音机15017.其他1002货区通道表4-1:家电用品仓库的存储信息图4-12:仓库平面示意图72465537244551通道货区图4-13:布置好的仓库平面示意图4.4选址与布置决策的定量分析量本利分析法量本利分析法可以用来评价不同的选址方案。任何选址方案都有一定的固定成本和变动成本，图4-15表示两种不同的选址方案的成本和收入随产量变化的情况。收入TC2（厂址2总成本）TC1（厂址1总成本）FC1（厂址1固定成本）FC2（厂址2固定成本）成本销售量P1P2V0V1V20图4-15两个选址方案比较因素评分法因素评分法(FactorRating)将定性与定量结合在一起考虑，因素评分法将所有有关的因素汇总为每个方案的组合值，并可将决策者的个人意见结合进定量分析过程，为厂址决策问题提供一个理性的评估基础，以便进行方案之间的比较。决定一组相关的选址决策因素对每一因素赋于一个权重,以反映这个因素在所有权重中的重要性对所有因素的打分设定一个共同的取值范围,一般是1~10,或1~100对每一个备择地址,对所有因素按设定范围打分用各个因素的得分和相应权重相乘,并把所有因素的加权值相加,得到每一个备择地址的最终得分选择具有最高总得分的地址作为最佳的选址评分法表5-2为评分法的举例。有3个候选厂址：A、B和C，它们的经济因素相当。现按7个难以量化的因素对它们进行进一步比较。这7个因素对选址的重要性不同，这种不同从表5-2中第2列“最高分数”可以看出。通过专家估计每个方案的分数，得出第3、4、5列中的数字。比较这些数字可以看出，厂址C的每项分数都没有超过厂址B的分数，厂址B与厂址A都有优于对方的因素。因此，可以不考虑厂址C。厂址B的总分数为900，厂址A的总分数为840，可以优先选择厂址B。选址因素最高分数候选厂址ABC未来燃料可获性水源供应的充足程度劳动力供应情况生活条件运输的灵活性及前景环境污染法规税收稳定性共计30010025015020050501100200802201201603030840250902001201604040900220802001001403030800表4-2评分法举例评分法也可以采用其他形式，如表4-3所示的加权法。用加权法，每一个选址因素最多为100点，其重要程度由权重表示。这样专家评分时会感觉方便些。选址因素权重备选厂址ABC交通条件土地状况停车场地可获性公众态度扩展潜力0.250.100.200.250.2070807090901007060808080100609080表4-3加权法线性规划方法优化的目标是使总的物料搬运成本最低。这是一个四重分配问题，一般来说，该问题用人工求解是极为困难的。不过，现在市场上有许多软件公司开发出来的优化软件包，例如LINGO，就可以非常方便地解决这些问题。计算机辅助选址决策与设施布置随着计算机在企业管理中的应用，越来越多的管理人员处理生产与服务设施布置时，通过计算机解决一些比较复杂的问题。下面介绍一个常见的计算机辅助布置的软件：CRAFT（ComputerizedRelativeAllocationofFacilitiesTechnique）。CRAFT是美国人开发出来的一种常用的计算机辅助生产和服务设施布置的工具，它的基本内容如下：（1）合理布置实现的目标是运输总成本最小。（2）允许对生产中的材料和部件使用不同的物料搬运方式和工具，其成本同搬运距离成比例。（3）已知各块状中心的面积及其初试布置方案，并在布置图上标明各个块状中心的坐标。（4）若某些块状中心要求特殊位置，则可以作为约束条件，预先说明。（5）使用计算方法进行运算，使整个系统综合搬运费用最小。4.5装配线平衡装配线时间平衡的概念所谓装配线平衡，又称工序同期化，是对于某装配流水线，在给定流水线的节拍后，求出装配线所需工序的工作地数量和用工人数最少的方案。装配线问题还可以表述为：对于特定的产品，给定工作地数量，求出使流水线节拍最小的配置方案。装配线节拍的计算所谓装配线节拍，是指装配线上连续出产两件相同制品的时间间隔。它的计算公式是：0*eFFrNN计划期有效工作时间计划期内计划产量装配线时间平衡方法确定装配流水线节拍计算装配线上需要的最少工作地数组织工作地计算工作地时间损失系数、平滑系数minitSrmax21*1*100%*()eiLeeisisSrTiSrSITT4.6非制造业的设施布置办公室与生产制造系统相比，有许多根本不同的特点：生产制造系统加工处理的对象是有形物品，而办公室则是信息以及组织内外的来访者。办公室的工作效率往往取决于人的工作速度，而生产制造系统与设备速度有相当大的关系。办公室布置中，同一类工作任务可选用的办公室布置有多种。组织结构、各个部门的配置方式、部门之间的相互关系和相对位置的要求对办公室布置有更重要的影响。图4-32办公室布置示意图